CN108352108B - 具有用可见光照亮的天线的无线控制设备 - Google Patents

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Abstract

一种无线控制设备，诸如负载控制系统的系统控制器，可以包括天线的透光覆盖物，可以照亮透光覆盖物以将反馈提供给负载控制系统的用户。透光覆盖物可以接收来自光生成电路的光能量以提供光能量的可视显示。无线控制设备可以安装到例如天花板，并且透光覆盖物可以从无线控制设备(例如，从天花板向下)延伸。透光覆盖物可以由用户以大的观察角度以及在远离无线控制设备的距离观察，这可以简化并且提高负载控制系统的试运行的可靠性以及在试运行完成之后加速负载控制系统的故障排查。

Description

具有用可见光照亮的天线的无线控制设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月30日提交的、标题为WIRELESS CONTROL DEVICE HAVINGAN ANTENNA ILLUMINATED WITH VISIBLE LIGHT的美国临时专利申请62/248,754号的权益，通过引用将其全部内容合并至此。
背景技术
建筑物，诸如住宅、办公大楼、仓库、工厂等，经常使用负载控制系统，用于保安、联网和通信、安全和负载控制。这些系统典型地包括安装在吊顶天花板上(或者后面)的设备，诸如保安摄像机、无线路由器、扬声器、烟雾警报器、洒水器、占用传感器、日光传感器、温度传感器等。这些设备中许多可以包括用来将设备的状态通信给设备的用户和安装者的指示灯。这些设备的大小和数量可能使空间的用户分心，并且因此，可以尝试设计努力来最小化可视地安装到天花板的设备的大小。
最小化设备大小的一个困难在于这些设备中许多包含用于经由射频(RF)与系统中其他设备通信的一个或多个天线。以低或者千兆赫以下频率通信的天线长度可以为几英寸，以便实现出色的天线增益，这可能使得设备不美观并且使用户分心。缓和不良外观的方法可以包括减小天线的大小，或者将设备或者天线的全部或者部分安装在隐藏区域中(亦即，天花板瓷砖(tile)后面，或者电气柜中)。然而，这种方法可能损害天线增益，由此减小天线的通信范围。因此，存在对于具有足够大的天线以允许出色的天线增益而不会引起对设备的过分关注的设备设计的需求。
发明内容
如本文中所述，负载控制系统的无线控制设备(例如，系统控制器)可以具有突出结构，诸如突出的天线结构，其可以按照这种方式使用可见光能量照亮：使得天线结构的外观不会分散注意力，但是将目标感或者意图传达给负载控制系统的用户。另外，天线结构可以用于将信息视觉地转告给负载控制系统的用户。天线结构可以具有透光覆盖物(light-transmission cover)，可以照亮透光覆盖物以提供光滑的美学外观以及提供反馈给负载控制系统的用户。无线控制设备可以安装到例如天花板，并且透光覆盖物可以从无线控制设备延伸(例如，从天花板向下延伸等于或者大于近似0.5英寸的距离)。透光覆盖物可以由用户以大的观察角度和在离开无线控制设备的距离观察，这可以简化并且提高负载控制系统的试运行的可靠性以及在试运行完成之后加速负载控制系统的故障排查。
负载控制系统可以包括用于将控制负载控制系统的各自能耗设备的命令发出到至少一个负载控制设备的至少一个输入设备，并且至少一个输入设备、至少一个负载控制设备和无线控制设备处于无线通信中。天线可以接收来自至少一个负载控制设备或者至少一个输入设备的无线信号。
无线控制设备可以包括控制电路(例如，处理器电路)、无线通信电路以及天线，天线耦合到无线通信电路用于至少发送无线信号到负载控制系统的至少一个负载控制设备。控制电路可以耦合到无线通信电路，并且可以控制信号由无线通信电路的生成以由天线发送。无线控制设备也可以包括耦合到控制电路的可见光生成电路以及围绕天线并且接收来自光生成电路的光能量以可视地显示光能量的透光覆盖物。
无线控制设备还可以包括包含控制电路、无线通信电路和光生成电路的外壳。天线可以包括从外壳延伸并且由透光覆盖物围绕的天线元件(例如，螺旋形天线元件)。无线控制设备可以包括一对正交布置的天线，用于增加无线发送和接收的可靠性。外壳可以设计为凹入建筑物结构的开口中，并且外壳具有天线覆盖物(antenna cover)延伸通过的可视表面。外壳可以是两部分外壳，并且印刷电路板保持在两部分外壳的各部分之间。
透光覆盖物可以包括从外壳延伸并且围绕天线的半透明塑料部件，并且可见光生成电路包括至少一个发光二极管。光生成电路可以包括安装到印刷电路板并且能够产生可见光光谱中几乎所有色彩的至少一个发光二极管(LED)。光生成电路可以包括能够产生可见光光谱中几乎所有色彩的多个LED。天线覆盖物可以包括围绕天线元件并且延伸通过外壳中的开口的半透明塑料延伸部件。天线覆盖物可以具有呈锥形的(tapering)圆柱体形状。
无线控制设备还可以包括将来自至少一个发光二极管的能量光学地耦合到透光覆盖物的光导管(light pipe)以及围绕光导管以减少光能量从光导管的损失的反射护罩。可以提供位于印刷电路板上邻近至少一个发光二极管的反光表面以帮助将来自至少一个发光二极管的光能量反射到光导管中。反射护罩可以是围绕光导管的基本上截头圆锥形状，并且光导管可以包括两个半区段，其包括两个局部基本上截头圆锥区段，并且外壳包括两部分外壳，并且当组装两部分外壳时，光导管、反射护罩和天线覆盖物保持就位(hold inplace)。在外壳的一个或全部两个部分上可以存在至少一个对齐部件，用于对齐反射护罩和光导管，并且天线覆盖物具有用于将天线覆盖物固定在外壳与反射护罩之间的凸缘。
无线控制设备可以包括可以使得有线或者无线控制设备能够(例如，通过射频无线地)连接到网络的网络通信电路。无线控制设备也可以包括用于存储无线控制设备的操作特性的存储器，并且还可以包括耦合到控制电路的用户接口。用于控制控制电路的接口可以包括与网络通信电路通信的外部设备(例如，网络设备)，诸如计算机、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机或者智能电话。
由天线覆盖物显示的可见光能量可以将关于无线控制设备的功能状态的可视通信(例如，传达可视信息)提供给无线控制设备位于其中的区域的占用者。可视通信可以由显示的光色彩、色彩的强度以及色彩的闪烁频率中的至少一个提供，并且功能状态可以包括启动引导模式、正常模式和错误模式中的一个。在正常模式中，天线覆盖物可以将无线控制设备正在发送/接收；正在识别负载控制器；正在更新处理器固件；正在检查LED操作；与正在网络建立有线通信；正在连接到负载控制器；或者处于默认状态或者恢复模式的信息显示给占用者。
本发明的其他特征和优点将从下面参考附随附图的本发明的描述中变得明显。
附图说明
图1是简化的负载控制系统中并且安装在吊顶天花板中并且具有用于RF通信的延伸天线的系统控制器的简化透视图，另外其中天线由透光覆盖物封闭，照亮透光覆盖物用于将关于它的功能状态的可视通信提供给房间占用者。
图2是图1的系统控制器的平面视图。
图3是图1的系统控制器的外壳的侧视图。
图4是沿着图2中所示的垂直线而获得的系统控制器尤其是天线结构的横截面视图。
图5是沿着图2中所示的水平线而获得的系统控制器的横截面视图。
图6是系统控制器的印刷电路板和天线结构的透视图。
图7是系统控制器的印刷电路板和天线结构的另一个透视图，其中移除将光能量发送到透光覆盖物的光导管的反射护罩。
图8和9示出天线覆盖物的不同照亮状态，用于将关于系统控制器的状态的信息视觉地提供给占用者。
图10是系统控制器的电气框图。
具体实施方式
当连同附图阅读时更好地理解前述概述以及下面优选实施例的详细描述。为了例示本发明的目的，在附图中示出目前优选的实施例，其中遍及附图的几个视图，类似的数字代表类似的部分，然而应当理解，本发明不局限于所公开的具体方法和手段。
图1描绘具有无线控制设备，例如系统控制器180的简化示例负载控制系统100。负载控制系统100可以包括多个独立单元(房间或者区域)，每个具有控制设备，诸如输入设备和负载控制设备。为了简化，仅示出几个输入设备和负载控制设备。这些输入设备和负载控制设备可以位于处于系统控制器180的RF发送范围内的相同或者不同独立单元中。每个输入设备和负载控制设备可以是负载控制系统100的通信节点。
负载控制系统100可以包括，例如，可以分别控制调光器(dimmer)开关210和电动窗处理320(例如，电动卷帘)的远程控制设备250、350(例如，电池供电的远程控制设备)。还示出用于控制插入负载224(诸如台灯)的插入设备(PID)220。插入设备220由来自远程控制像远程控制250的无线传输来控制。同样示出用于控制采暖、通风和空调(HVAC)系统的恒温器330。占用传感器260和光传感器370(例如，感光器或者日光传感器)描绘为安装到天花板。在图1中所示的示例负载控制系统100中，设备250、260、350、370是输入设备，而设备210、220、320和330是负载控制设备。负载控制设备可操作为响应于从输入设备接收的控制信号来控制至少一个电气负载。调光器开关210可以控制照明负载212并且可以例如由RF远程控制250来远程地控制。类似地，光传感器370可以是控制调光器开关210和电动窗处理320的输入设备，例如，基于当前日光多少来调光和调整遮光帘。
系统控制器180可以经由负载控制设备(例如，调光器开关210、电动窗处理320、插入设备控制器220和恒温器330以及位于相同区域中的其他负载控制设备)中的一个或多个的射频(RF)通信(如由双向RF信号110所示)执行系统范围(或者建筑物范围)的控制，用于功能：诸如但不局限于需求响应和/或基于时钟的功能。例如，为了在需求响应条件下动作，系统控制器180可以超越负载控制设备(例如，调光器开关210和电动窗处理320)中的一个或多个的输入设备，并且命令那些负载控制设备执行一些负载消减功能(例如，调光或者环境光控制)。如此，系统控制器180可以操作为以系统范围的方式在整个负载控制系统100上控制负载控制设备。如由双向箭头110所示，系统控制器也包括用于接收来自各种输入和负载控制设备的RF信号的RF接收器。
远程控制250、350可操作为将RF信号发送到负载控制设备，用于响应远程控制的多个按钮的用户激励控制各种电气负载(例如，提供手动超越)。远程控制250、350每个包括打开按钮252、352，关闭按钮254、354，提高按钮255、355，降低按钮256、356和预置按钮258、358。远程控制250、350可以经由RF信号将包括远程控制的序列号(例如，唯一标识符)的数字消息，以及关于哪个按钮被激励的信息发送到各种负载控制设备。例如，调光器开关210可以分别响应于远程控制250的打开按钮252和关闭按钮254的激励而导通和关闭照明负载212。调光器开关210可以分别响应于提高按钮255和降低按钮256的激励而提高和降低照明负载212的强度。调光器开关210可以响应于预置按钮258的激励而将照明负载212的强度控制为预置强度。远程控制设备250、350每个包括RF收发器(如果是双向设备)，或者RF发送器(如果是单向设备)。这种RF远程控制的示例是由Lutron Electronics Co.,Inc.制造的PICO远程控制器。电池供电的远程控制的示例在公共转让的于2012年12月11日颁发的、标题为WIRELESS BATTERY-POWERED REMOTE CONTROL HAVING MULTIPLE MOUNTING MEANS的美国专利8,330,638号，以及于1009年8月22日颁发的、标题为METHOD OF PROGRAMMING ALIGHTING PRESET FROM A RADIO-FREQUENCY REMOTE CONTROL的美国专利7,573,208号中更加详细地描述，通过引用将其全部内容合并至此。
插入负载控制设备220适应于插入到标准电气插座222中用于接收来自AC电源的电力。插入设备220控制递送至插入到插入负载控制设备中的插入电气负载224(诸如，例如，台灯或者其他照明负载，或者电视机或者其他电器)的电力。例如，插入设备220可以可操作为响应于从远程控制250和占用传感器260接收的RF信号接通和断开插入负载224。作为替代，插入设备220可以可操作为控制递送至插入电气负载224的电力的量，例如，调整插入到插入设备中的台灯的照明强度。另外，负载控制系统100可以作为替代地包括可控电气插座(未示出)，可控电气插座具有用于控制插入负载的集成负载控制电路，或者用于没有插入到电气插座中的电气负载(诸如热水器)的控制的可控电路断路器(未示出)。
电动窗处理320(例如，电动卷帘)可以位于一个或多个窗户前方，用于控制进入建筑物的日光的量。电动窗处理320每个包括由滚筒管324可旋转地支撑的柔性遮阳织物322。每个电动窗处理320由可以位于滚筒管324内部的电子驱动单元(EDU)326控制。电子驱动单元326可操作为旋转各自的滚筒管324将遮阳织物322的底部边缘移动至完全打开位置和完全闭合位置，以及移动至完全打开位置与完全闭合位置之间的任何位置(例如，预置位置)。具体地，电动窗处理320可以打开以允许更多的日光进入建筑物并且可以闭合以允许较少的日光进入建筑物。另外，可以控制电动窗处理320例如通过移动至完全闭合位置从而在夏天保持建筑物凉爽并且在冬天保持建筑物温暖，为建筑物提供附加的隔离。作为替代，电动窗处理320可以包括其他类型的日光控制设备，诸如，例如，电动帷幔、罗马帘、打褶帘或者遮光帘、用于非垂直窗户(例如，天窗)的张拉卷帘系统、可控窗户玻璃装配(例如，电致变色窗户)、可控外部遮阳帘或者可控百叶窗或者通气窗。电动窗处理的示例在共同转让的于2006年1月10日颁发的、标题为MOTORIZED SHADE CONTROL SYSTEM的美国专利6,983,783号以及于2012年10月18日公开的、标题为MOTORIZED WINDOW TREATMENT的美国专利申请公开2012/0261078号中描述，通过引用将其全部内容合并至此。
温度控制设备330可操作为控制采暖、通风和空调(HVAC)系统(未示出)，用于调整负载控制系统100安装在其中的建筑物，或者建筑物的特定房间或区域的当前温度TPRES。温度控制设备330可操作为确定建筑物中的当前温度TPRES并且控制HVAC系统如此调整建筑物中的当前温度朝向设置点温度TSET。例如，温度传感器(未示出)可以可操作为测量建筑物中的当前温度TPRES并且将当前温度经由RF信号发送到温度控制设备330。温度控制设备330可以包括各自的用户接口332，用户接口332具有用于调整设定点温度TSET的温度调整致动器以及用于显示建筑物中的当前温度TPRES或者设定点温度TSET的视觉显示器。
占用传感器260可操作为将RF信号发送到负载控制设备，用于响应于检测占用传感器所在房间中占用者的存在或者不存在而控制各种电气负载。占用传感器260包括内部检测器，例如，热释电红外(PIR)检测器，其可操作为接收来自空间中占用者的红外能量因此感测空间中的占用状况。占用传感器260可操作为处理PIR检测器的输出，例如通过比较PIR检测器的输出与预先确定的占用电压阈值，确定占用状况(例如，占用者存在)还是空置状况(例如，占用者不存在)当前在空间中发生。作为替代，内部检测器可以包括超声检测器、微波检测器或者PIR检测器、超声检测器和微波检测器的任何组合。
占用传感器260分别响应于空间中占用或者空置状况的检测在“已占用”状态或者“空置”状态中操作。如果占用传感器260处于空置状态并且占用传感器响应于PIR检测器确定空间被占用，那么占用传感器变成已占用状态。在图1中，调光器开关210、插入负载控制设备220、温度控制设备330、电动窗处理320和温度控制设备330可以响应由占用传感器260发送的RF信号。
包括在由占用传感器260发送的数字消息中的命令可以包括已占用命令或者空置命令。例如，响应于从占用传感器260接收到已占用命令，调光器开关210可以控制照明负载212的强度为已占用强度(例如，近似100％)。响应于接收到空置命令，调光器开关210可以控制照明负载212的强度为可以小于已占用强度的空置强度(例如，近似0％，亦即，关闭)。如果存在多于一个占用传感器260，调光器开关210可以响应于从任何一个占用传感器接收到第一个已占用命令而控制照明负载212的强度为已占用强度，并且响应于从占用传感器从其接收了已占用命令的那些占用传感器接收的最后一个空置命令而控制照明负载212的强度为空置强度。
作为替代，占用传感器260可以实现为空置传感器。响应空置传感器的负载控制设备仅操作为响应空置传感器从受控的电气负载断开电力。例如，调光器开关210将仅操作为响应从空置传感器接收到空置命令而关闭照明负载212。具有占用和空置传感器的RF负载控制系统的示例在共同转让的于2011年8月30日颁发的、标题为RADIO-FREQUENCYLIGHTING CONTROL SYSTEM WITH OCCUPANCY SENSING的美国专利8,009,042号；于2012年7月24日颁发的、标题为BATTERY-POWERED OCCUPANCY SENSOR的美国专利8,228,184号；以及于2012年6月12日颁发的、标题为METHOD AND APPARATUS FOR CONFIGURING A WIRELESSSENSOR的美国专利8,199,010号中更加详细地描述，通过引用将其全部内容合并至此。
安装日光传感器370以便测量日光传感器周围的空间中的总体光强度。日光传感器370响应由内部光敏电路，例如，光敏二极管测量的总体光强度。具体地，日光传感器370可操作为将包括代表总体照明强度的值的数字消息经由RF信号无线地发送到相关负载控制设备。例如，数字镇流器控制器或者LED驱动器(未示出)可以响应于由日光传感器370测量的总体照明强度的增加而控制各自的照明负载(未示出)。具有日光传感器的负载控制系统的示例在共同转让的于2013年5月28日颁发的、标题为WIRELESS BATTERY-POWEREDDAYLIGHT SENSOR的美国专利8,451,116号以及于2013年4月2日颁发的、标题为METHOD OFCALIBRATING A DAYLIGHT SENSOR的美国专利8,410,706号中更加详细地描述，通过引用将其全部内容合并至此。
除了用于控制LED和荧光光源的强度的数字镇流器控制器和/或发光二极管(LED)驱动器之外，负载控制系统100还可以包括没有在这里描绘的附加的元件，诸如触点闭合输出封装包以控制HVAC系统的阻尼器，例如用于调整流动通过阻尼器的空气的量并且因此调整当前温度。负载控制系统100的负载控制设备还可以包括，例如，用于控制白炽灯、卤素灯、电子低电压照明负载、磁性低电压照明负载或者另一种类型的照明负载的强度的调光电路；用于导通和关闭电气负载或者电器的电子开关、可控电路断路器或者其他开关设备；用于控制一个或多个插入电气负载(诸如咖啡壶和局部供热器)的可控电气插座或者可控电源板；包括调光器电路和白炽灯或者卤素灯的旋入式灯具；包括镇流器和紧凑型荧光灯的旋入式灯具；包括LED驱动器和LED光源的旋入式灯具；用于控制诸如天花板风扇或者排风扇这样的电机负载的电机控制单元；用于控制电动投影屏幕的驱动单元；电动内部或者外部百叶窗；用于采暖和/或冷却系统的恒温器；空调；压缩机；电子踢脚板加热器控制器；可控阻尼器；可变风量控制器；新鲜空气进气控制器；通风控制器；用于散热器或者辐射供热系统的液压阀；湿度控制单元；加湿器；除湿机；热水器；锅炉控制器；水池水泵；冰箱；冷冻柜；TV或者计算机监视器；摄像机；音频系统或者放大器；电梯；电源；发电机；充电器，诸如电动汽车充电器；能量存储系统(例如，电池、太阳能或者热能存储系统)以及作为替代的能量控制器(例如，太阳能、风能或者热能控制器)中的一个或多个。
负载控制系统的输入设备也可以包括，例如，占用传感器、空置传感器、日光传感器、辐射计、阴天传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、烟雾检测器、一氧化碳检测器、空气质量传感器、保安传感器、接近传感器、固定装置传感器、分离传感器、小键盘、电池供电的远程控制、动能或者太阳能供电的远程控制、智能钥匙、蜂窝电话、智能电话、平板电脑、个人数字助理、个人计算机、膝上型计算机、时钟、音频-视觉控制、钥匙卡开关、安全设备、电力监控设备(诸如功率计、能量计、公共设施分表以及公共设施率表)、中央控制器、住宅、商业或者工业控制器或者这些输入设备的任何组合。
系统控制器180将数字消息发送到负载控制设备。然而，系统控制器180也可操作为从输入设备和负载控制设备接收数字消息。因此，系统控制器180可以可操作为从负载控制系统100的输入设备和负载控制设备收集数据。系统控制器180可以可操作为将查询消息发送到负载控制设备，作为对其的响应，负载控制设备将适当的数据发送返回到系统控制器180。
系统控制器还可以可操作为收集数据(例如，能量使用信息)用于在负载控制系统的能量分析中使用。例如，系统控制器可以可操作为日志记录来自一个或多个输入设备的数据，数据可以用来在安装负载控制设备之前预测负载控制系统的能量节省。当负载控制系统响应需求响应命令而调整负载时，负载控制系统也可以提供反馈(诸如可听声音)。
系统控制器180可以另外地可操作为日志记录来自一个或多个输入设备的数据。系统控制器180可以可操作为日志记录占用样式、自然光样式、炫光和阴影样式以及温度样式。日志记录的数据可以用来在安装负载控制设备之前预测负载控制系统100的能量节省。例如，在安装新的镇流器(未示出)之前(亦即，当不可控和/或不可调光的镇流器正在控制灯(未示出)时)，系统控制器180可以日志记录来自占用传感器260、日光传感器370和位于照明固定装置(未示出)中的固定装置传感器的数据，以确定如果安装新的可控镇流器是否可以提供能量节省(例如，由于当空间未被占用时关闭灯光和/或由于当存在映入空间中的自然光时对灯光进行调光)。系统控制器180也可以可操作为在安装负载控制设备之后日志记录来自输入设备和负载控制设备的数据。
例如，由系统控制器180收集的数据可以包括负载控制设备的操作特性和设置、输入设备的数量和类型、当前的操作模式、能量使用信息、照明负载的光强度、负载故障、空间的占用状态、由日光传感器测量的环境光级别、能量存储系统的当前容量以及插入电气负载的状态(例如，是否插入了插入负载)。另外，系统控制器180可以可操作为根据从占用传感器260接收的占用状态信息确定附加的数据，例如，占用者的数量、占用者的移动方向、保安信息(诸如由未授权的个体占用的房间)、由于未占用房间中电灯以及采暖和冷却的减少使用而导致的能量节省、房间利用信息(诸如没有占用的会议室，指示会议室当前可供使用)、建筑物利用信息(诸如，指示建筑物可以通过整合工人而更有效率地操作的信息)以及雇员状态信息(诸如，指示雇员可以整天工作或者早退的信息)。
在负载控制系统100的设立过程期间，负载控制设备可以与输入设备中的一个或多个相关联(例如，分配给输入设备中的一个或多个)。例如，调光器开关210可以通过激励调光器开关和占用传感器两者上的按钮而分配给占用传感器260。RF控制设备的分配过程的示例在共同转让的于2008年5月15日公开的、标题为RADIO-FREQUENCY LIGHTINGCONTROL SYSTEM的美国专利申请公开2008/0111491号中更加详细地描述，通过引用将其全部内容合并至此。每个负载控制设备可以与多个输入设备相关联，并且每个输入设备可以与多个负载控制设备相关联。
另外，负载控制系统100的操作特性和功能性可以在设立过程期间进行编程。例如，负载控制设备可以与输入设备相关联并且被编程为响应输入设备。另外，调光器开关210的预置强度可以使用调光器开关的拨转致动器214和强度调整致动器216或者远程控制250的按钮252-258进行编程。负载控制系统100可以使用环绕巡视编程(walk-aroundprogramming)过程配置，例如，如在先前引用的美国专利5,905,442号中更加详细描述的。作为替代，系统控制器180可以连接到网络，允许经由运行在耦合到网络(未示出)的计算设备(例如，平板电脑、智能电话、个人计算机或者膝上型计算机)上的图形用户界面(GUI)软件使用计算机辅助的编程过程配置负载控制系统100，以便创建限定负载控制系统100的操作的数据库。数据库的至少一部分可以上传到负载控制设备，使得负载控制设备知道在正常操作期间如何响应输入设备。
系统控制器180可操作为响应于经由网络通信链路(未示出)从网络接收的数字消息，确定要发送到负载控制系统100的负载控制设备的数字消息。系统控制器180也可以响应经由RF信号直接从需求响应远程控制(未示出)接收的数字消息，或者从外部设备接收的触点闭合信号。另外，系统控制器180可以可操作为经由连接到系统控制器的电力线路，亦即，经由电力线路通信(PLC)信号发送和接收数字消息，例如，如在先前引用的美国专利申请公开2013/0181630号中描述的。而且，系统控制器180也可以可操作为计算太阳的当前位置，并且例如控制电动窗处理320防止太阳炫光，如在共同转让的于2012年10月16日颁发的、标题为METHOD OF AUTOMATICALLY CONTROLLING A MOTORIZED WINDOW TREATMENTWHILE MINIMIZING OCCUPANT DISTRACTIONS的美国专利8,288,981号中更加详细地描述的，通过引用将其全部内容合并至此。
负载控制系统100的示例在共同转让的于2014年1月2日公开的、标题为LOADCONTROL SYSTEM HAVING INDEPENDENTLY CONTROLLED UNITS RESPONSIVE TO A SYSTEMCONTROLLER的美国专利申请公开2014/0001977号中更加详细地描述，通过引用将其全部内容合并至此。
如图1中所示，系统控制器180显示为凹入进例如吊顶天花板(例如瓷砖天花板)中。系统控制器180具有从那里延伸的可视天线结构400。如下面更详细说明的，天线结构400包括围绕RF天线元件的透光的略呈锥形的圆柱体(或者圆筒形)覆盖部件。覆盖部件包括用于保护RF天线元件并且为了信息目的将可见光能量发送到占用者的透光覆盖物410(例如，半透明或者漫射覆盖物)。因为天线结构400的透光覆盖物410从系统控制器180(并且如图1中所示，从天花板向下)延伸，透光覆盖物410可以由用户以大的观察角度以及在离开系统控制器的距离观察。这种系统控制器180的透光覆盖物410的可视化的便宜性可以简化并且提高负载控制系统100的试运行的可靠性以及在试运行完成之后加速负载控制系统100的故障排查。
图2是具有从控制器的外壳401延伸的天线结构400的系统控制器180的平面视图。图3是系统控制器108的外壳401的侧视图。系统控制器180的外壳401显示为天线结构400延伸通过那里的两部分结构，包括上部外壳部分402和下部外壳部分404。系统控制器180设计为可以通过开口安装在天花板中，例如，吊顶天花板瓷砖的开口中的天花板安装单元。开口可以做得比外壳401的直径稍微大一些。下部外壳部分404连接到上部外壳部分402。提供用于将外壳401紧固到吊顶天花板中，例如其中具有切孔以接受外壳401的吊顶天花板的瓷砖中的适当手段。虽然系统控制器180显示为可以安装成凹入天花板中的类型，可以采用其他外壳设计，例如表面安装、墙壁安装等。
图4和5是沿着各自的线而获得的系统控制器180的横截面视图。系统控制器180可以具有两部分外壳，可以包括上部外壳部分402和下部外壳部分404。上部外壳部分402可以经由适当的手段，例如，按扣(snap)紧固件或者诸如螺丝这样的其他紧固件从下部外壳部分404可移除。系统控制器180可以提供有到AC电源(未示出)的适当电力连接，以及到网络182的网络连接。网络连接可以是有线或者无线或者二者。
如图4和5中所示，上部外壳部分402容纳系统控制器180的印刷电路板406并且例如，经由扣合(sanpfit)，适当地安装到下部外壳部分404，使得电路板支撑在两部分外壳中。下部外壳部分404包括抵靠印刷电路板406的适当凸缘405。另外，如下面说明的，两个外壳部分402和404的互锁结构维持透光覆盖物410、反射护罩414和光导管412处于固定的关系中。
系统控制器180的电子设备布置在印刷电路板406上(如下面将更加详细描述的)。另外，印刷电路板406提供到RF天线元件408的连接416，RF天线元件408可以是如所示螺旋形天线，以近似434MHz的频率或者任何其他期望频率操作。天线元件408至少部分地容纳在透光天线覆盖物410中，透光天线覆盖物410延伸通过下部外壳部分404中的开口403并且对房间占用者可见。透光覆盖物410设计为将光能量传达到房间占用者以使得房间占用者能够确定控制器的功能状态。例如，透光覆盖物410可以从外壳401的正表面延伸至少约0.5英寸。
为了将光能量提供到透光覆盖物410，提供与下部外壳部分404相邻安装或者定位并且保持与印刷电路板406上的发光元件紧密接近的光导管412。围绕光导管412的是反射护罩414，提供反射护罩414以将从光导管412逃逸或者漫射离开的光能量反射回到光导管中以使得保持在光导管中的光能量最大化以便发送到透光覆盖物410。天线元件408具有连接到印刷电路板并且以其它方式不附接到透光覆盖物410的笔直部分416。光导管412和反射护罩414可以描述为近似弯曲的截头圆锥区段。透光覆盖物410可以由适当的塑料材料，例如聚碳酸酯制成。
光导管412在图7中更加详细地示出，并且反射护罩414在图6中更加详细地示出。反射护罩414包括围绕光导管412的圆形圆锥形部件。如图5和6中所示，反射护罩414包括邻靠透光覆盖物410的部分410A的支撑部分414A。部分410A和414A由从下部外壳部分404向上凸出的管状部分404B对齐。管状部分404B在部分410A和414A中的对齐开口1811中接收。在图7中，显示移除反射护罩414并且暴露光导管412。光导管412包括具有切除部分的圆形部分圆锥区段。光导管412由适当的塑料材料(例如，具有高折射率的高透塑料材料)制成，用于传达来自布置在印刷电路板406上的光源的光能量。光源可以是安装到印刷电路板406的发光二极管封装420。发光二极管封装420可以每个包括三种彩色发光二极管并且可以基于组合三种色彩红色、绿色和蓝色(R、G和B)发射光，通过如众所周知地组合三种彩色发光设备的不同强度，基本上提供可见光谱的几乎所有色彩。来自发光二极管封装420的发光二极管的光能量发送到光导管412。如图7中所示，印刷电路板406可以在邻近光导管412由虚线所示的圆形区域418中提供有反射材料，例如，白色非导电涂料，以增强光导管412的光收集。
来自发光二极管封装420的光能量通过光导管412传达到透光覆盖物410中。图8和9示出示例显示模式。图8示出高强度的透光覆盖物410，使得整个覆盖物显示光能量。图9示出以减小的强度显示光能量的透光覆盖物410。如下所述，色彩和色彩组合，例如，红色、蓝色、橙色、绿色等，以及闪烁频率和照亮级别，将关于控制器的功能状态的信息传达给房间的占用者。
图10是系统控制器180的简化示例框图。系统控制器180包括控制电路510(例如，处理器电路)，其可以作为替代地包括微处理器或者微控制器、可编程逻辑器件(PLD)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者任何适当的处理设备或者控制电路。控制电路510耦合到RF收发器电路512，RF收发器电路512可以耦合到天线408以及第二天线409用于发送和接收RF信号。系统控制器180(以及负载控制设备)被配置为根据时分技术在预先确定的时隙中发送数字消息。
除了由透光覆盖物410覆盖的天线408之外，可以提供与天线408正交排列的另一个天线409。如在共同转让的美国专利申请公开2014/0001977号中说明的，天线的正交排列最大化系统控制器的RF通信的可靠性。两个正交布置的天线可以在相同或者不同的时隙中发送和接收RF信号。第二天线409可以排列为PCB 406上的导体或者传导轨迹，由此提供与天线408的正交取向。
如图10中所示，控制电路510被配置为经由发光二极管封装420中的发光二极管DR、DG、DB照亮天线覆盖物410以提供反馈给占用者。图10中仅示出一个发光二极管封装420，但是在图4-7中所示的实施例中提供两个。系统控制器180也可以包括用于在配置和正常操作期间提供反馈给用户的可听声音生成器。控制电路510也耦合到存储器518用于系统控制器180的操作特性的存储。存储器518可以实现为外部集成电路(IC)或者控制电路510的内部电路。控制电路510可操作为经由通信电路520(例如，以太网通信电路)和网络连接端口522连接到网络通信链路184。另外，通信电路520包括连接到另一个天线521的适当无线通信电路，例如，WIFI或者蓝牙。通信电路520允许系统控制器180与网络设备，诸如网络路由器或者智能电话，例如，IPHONE或者安卓设备或者其他智能电话或者其他无线计算设备通信。
如图10中所示，网络设备(例如，智能电话185)或者其他计算设备(例如，平板电脑、PC、台式机等)可以与通信电路520无线地通信，以允许占用者与系统控制器对接。例如，智能电话185可以经由包括在网络182中的蜂窝式网络或者经由诸如WIFI或者蓝牙无线连接这样的无线连接与通信电路520通信。作为替代，可以从网络182下载应用到智能电话185或者其他计算设备，以允许智能电话或者其他计算设备经由诸如WIFI或者蓝牙这样的无线链路直接地控制系统控制器。
系统控制器180包括来自用户控制516的输入，例如通电/关闭电源524，用于提供对图10中所示的控制电路510以及所有其他电路系统供电的必要的DC电压。电源524可以通过连接526连接到适当的AC电源或者另一个电力源，例如，由电池提供的DC电压。
控制电路510将用于控制个体发光二极管DR、DG、DB的信号提供到发光二极管封装420以照亮透光覆盖物410(例如，提供反馈给用户)。如先前提及，每个发光二极管封装420可以包括发射可见光谱的红色、绿色和蓝色部分中的可见光的三个二极管元件DR、DG、DB。如众所周知的，通过适当地照亮二极管元件，可以生成可见光谱的大部分中的光能量。例如，可以采用任何期望的协议，亦即，色彩、色彩组合、闪烁频率。
在当系统控制器180被设立时的启动处理期间，当系统控制器处于二级程序加载程序(SPL)模式或者微处理器启动(u-boot)模式时，在透光覆盖物410上显示的可见光样式可以是纯红(solid red)。一旦启动操作系统(例如，LINUX)内核，可见光样式可以是浅橙色或者黄色。
一旦系统控制器180已经进入正常操作，透光覆盖物410可以使用周期性白色闪烁，例如，每十秒200毫秒闪烁照亮。在“设备识别”模式期间，负载控制系统100的负载控制设备和其他设备可以分配给系统控制器180。该模式可以通过由闪烁橙色，例如，每200毫秒一百毫秒闪烁照亮透光覆盖物410而识别。
当正在例如经由智能电话185从网络182更新系统控制器180的固件时，蓝色和白色之间的交替样式可以提供在透光覆盖物410上，例如，一秒蓝色，然后一秒白色。当系统控制器180处于行结束(end-of-line，EOL)模式时，例如以一赫兹的频率循环通过发光二极管封装420的发光二极管的全部三种光色彩，即红色、绿色和蓝色。这使得用户能够检查发光二极管封装420的发光二极管的恰当操作。
当建立有线连接时，透光覆盖物410可以例如照亮白色长达十秒。有线连接可以是例如到网络182的连接。当设备(例如，输入设备或者负载控制设备)连接到系统控制器180时，可以使用闪烁绿色照亮透光覆盖物410，例如，每两秒400毫秒，或者如果它是新的设备，每十秒400毫秒。
如果系统控制器180处于开箱即用(OOB)模式，照亮的天线将在红色和绿色之间交替，例如，两秒绿色并且两秒红色。开箱即用模式意思是设备正在配置为出售时默认状态。
在恢复模式中，透光覆盖物410上的光样式显示为纯蓝(solid blue)。恢复模式类似于在PC中用来恢复操作系统的“安全”模式或者BIOS。如果存在严重错误，透光覆盖物410可以使用纯红照亮并且在指定时间之后，例如，处于错误模式三天，色彩将变成调光器强度。这种严重错误可以包括，例如严重硬件错误(诸如，存储器故障)或者严重系统错误。
所示的色彩、色彩组合和色彩样式仅是示例。如将对本领域技术人员明显的，可以选择任何色彩、色彩组合或者色彩样式。同样如说明的，透光覆盖物410可以由任何适当的色彩组合或者色彩样式照亮。
在负载控制系统100的配置过程期间或者之后，负载控制设备可以与系统控制器180相关联。与系统控制器180相关联的负载控制设备响应由系统控制器发送的数字消息。例如，可以通过激励负载控制设备上的按钮直到负载控制设备进入关联模式，并且然后激励与系统控制器通信的智能电话的显示器上的按钮，将负载控制设备中的一个与系统控制器180相关联。系统控制器180可以将广播地址发送到负载控制设备，负载控制设备然后可以保存从系统控制器接收的广播地址。当完成与负载控制设备的关联时，系统控制器180然后闪现“设备识别”样式。
作为替代，系统控制器180可以首先经由智能电话进入关联模式中，并且然后可以在关联模式中重复地向外发送广播地址。当系统控制器在关联模式中重复地发送广播地址时如果激励负载控制设备上的致动器，负载控制设备每个可以保存从系统控制器180接收的广播地址。
在与负载控制系统100的负载控制设备关联之后，系统控制器180可操作为将包括多个操作模式中的一个的数字消息发送到负载控制设备。负载控制设备响应从系统控制器180接收包括操作模式中的一个的数字消息，根据多种控制算法中的一个而自动地操作。例如，系统控制器180可以经由网络182耦合到中央控制器或者处理器(未示出)用于接收待发送的操作模式。作为替代，系统控制器180可以响应从耦合到网络182的建筑物或者能量管理系统接收的数字消息，响应经由因特网从远程“云”服务器接收的数字消息，或者响应经由触点闭合输入接收的触点闭合信号，将操作模式中的一个发送到负载控制设备。负载控制设备可操作为响应于当前操作模式以及存储在负载控制设备的存储器中的一个或多个操作特性控制各自的负载。
另外，系统控制器180可以可操作为将包括用于控制相关联的负载的命令的数字消息发送到负载控制设备。例如，命令可以包括导通或者关闭负载的命令、调整递送至负载的电力的量的命令、增加或者降低采暖和冷却系统的设定点温度的命令、延迟时间(例如，从接收到命令到控制负载的时间)以及渐变时间(例如，负载从初始值调整至目标值的时间量)。
系统控制器180也可以提供负载控制系统100的集中式时钟控制。例如，系统控制器180可以周期性地发送一天的当前时间到负载控制设备。响应由系统控制器180发送的一天的当前时间，可以使用控制电气负载的时钟调度对每个负载控制设备进行编程。时钟调度可以存储在系统控制器180的存储器518中。系统控制器180可以包括天文时钟或者可以经由因特网从云服务器接收一天的时间信息。另外，与将一天的当前时间发送到负载控制设备不同，系统控制器180可以存储用于控制电气负载的时钟调度，并且可以响应于一天的当前时间将替代的命令发送到负载控制设备。例如，系统控制器180可以按照时钟调度将打开滴答声(Sweep On)或者关闭滴答声(Sweep Off)命令发送到负载控制设备，以便在工作日结束时分别导通和关闭电气负载中的一个或多个。而且，系统控制器180可以响应时钟调度将操作模式中的一个发送到负载控制设备。在一个或多个实施例中，系统控制器180可以包括一个或多个处理器(或者控制器)设备、一个或多个存储器、至少一个电源和/或(可以与天线408、409通信的)一个或多个无线通信收发器。一个或多个处理器设备可以被配置为执行各种功能，诸如但不局限于与时钟功能相关联的那些功能和/或需求响应功能。
虽然本申请已经描述了容纳天线元件408并且被照亮以提供反馈和/或可视信息给用户的透光覆盖物410，但也可以照亮无线控制设备的其他突出结构来传达信息。例如，无线控制设备可以包括可以容纳在覆盖物中的不同的透光突出结构，覆盖物例如从无线控制设备的外壳的表面延伸至少约0.5英寸。

Claims (21)

1.一种用于在负载控制系统中使用的无线控制设备，所述无线控制设备包括：
外壳，被配置为通过比所述外壳的直径稍大的开口凹入地安装到天花板中；
无线通信电路；
天线，从所述外壳延伸并且耦合到所述无线通信电路并且被配置为传送无线信号；
控制电路，耦合到所述无线通信电路并且被配置为控制所述无线通信电路生成待由所述天线发送的信号；
可见光生成电路，耦合到所述控制电路；以及
围绕所述天线的透光覆盖物，所述透光覆盖物通过所述外壳的开口延伸；以及
光导管，被配置为将来自所述可见光生成电路的光能量光学地耦合到所述透光覆盖物，所述透光覆盖物接收来自所述光生成电路的光能量以便当整个透光覆盖物显示该光能量时可视地以高强度显示该光能量，或以降低的强度向人传递关于所述无线控制设备的功能状态的信息。
2.根据权利要求1所述的无线控制设备，还包括：
容纳所述控制电路、所述可见光生成电路和所述无线通信电路的外壳，所述天线包括从所述外壳延伸并且由所述透光覆盖物围绕的天线元件。
3.根据权利要求1所述的无线控制设备，其中所述可见光生成电路包括能够产生可见光光谱中基本上所有色彩的一个或多个发光二极管。
4.根据权利要求3所述的无线控制设备，其中所述控制电路和至少一个发光二极管被安装在布置于所述外壳中的印刷电路板上。
5.根据权利要求4所述的无线控制设备，还包括：
反射护罩，围绕所述光导管以减少光能量从所述光导管的损失。
6.根据权利要求5所述的无线控制设备，其中所述反射护罩具有围绕所述光导管的基本上截头圆锥形状。
7.根据权利要求6所述的无线控制设备，其中所述光导管包括两个半区段，所述两个半区段包括两个局部基本上截头圆锥区段。
8.根据权利要求7所述的无线控制设备，其中所述外壳包括两部分外壳，并且其中当所述两部分外壳被组装时，所述光导管、反射护罩和透光覆盖物被保持就位。
9.根据权利要求8所述的无线控制设备，还包括所述外壳的一个或全部两个部分上的用于将所述反射护罩和光导管对齐的至少一个对齐部件。
10.根据权利要求9所述的无线控制设备，其中所述透光覆盖物具有用于将所述天线固定在所述外壳与所述反射护罩之间的凸缘。
11.根据权利要求5所述的无线控制设备，还包括：
反光表面，位于所述印刷电路板上与所述至少一个发光二极管相邻，以帮助将来自所述至少一个发光二极管的光能量反射到所述光导管中。
12.根据权利要求1所述的无线控制设备，其中所述透光覆盖物包括半透明塑料延伸部件。
13.根据权利要求12所述的无线控制设备，其中所述外壳具有所述透光覆盖物延伸通过的可视表面。
14.根据权利要求2所述的无线控制设备，其中所述透光覆盖物包括半透明塑料部件。
15.根据权利要求1所述的无线控制设备，其中所述天线包括延伸到所述透光覆盖物中的螺旋形天线元件。
16.根据权利要求1所述的无线控制设备，其中所述功能状态可以包括启动引导模式、正常模式和错误模式中的一个。
17.根据权利要求16所述的无线控制设备，其中在所述错误模式中，所述透光覆盖物显示与硬件或者软件错误有关的信息。
18.根据权利要求16所述的无线控制设备，其中在所述启动引导模式期间，所述透光覆盖物显示与微处理器引导处理的状态有关的信息。
19.根据权利要求1所述的无线控制设备，其中所述可视地以高强度显示由显示的光色彩、色彩的强度以及色彩的闪烁频率中的至少一个提供。
20.根据权利要求1所述的无线控制设备，其中所述透光覆盖物具有呈锥形的圆柱体形状。
21.根据权利要求1所述的无线控制设备，其中所述透光覆盖物从所述外壳的表面延伸至少0.5英寸。
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